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1、10万吨/年二甲醚项目说明书前 言近年来原油价格不断攀升，居高不下。在目前这种高油价的背景下，我国石油对外依存度高达46.06%，预计到2015年，将更达到惊人的59%，这给我国经济增长带来了巨大的压力。另一方面，目前全世界范围内石油紧缺，预计目前探明的石油储量只能使用40年。因此，开发新能源，探索石油替代品具有重大的战略意义。由于二甲醚具有优良的燃料性能，标准方便、清洁、十六烷值高、动力性能好、污染少、稍加压即液化易贮存，作为车用的替代燃料，具有其他燃料不可比拟的综合优势，因此二甲醚作为清洁燃料方面的发展潜力巨大，已经得到了国内外的广泛关注。2006年，预计世界(不包括中国、印度)总生产能力
2、为29.4万吨/年，产量约22万吨；国内预计年生产能力48万多吨，产量32万吨，预计2010年全国需求量将达1680多万吨。对开发二甲醚作为新型清洁能源，国家给予很大的政策鼓励。2007年7月1日，财政部和国家税务总局发布关于二甲醚增值税适用税率问题的通知，宣布自2008年7月1日起，我国将二甲醚增值税税率由17%下调为13%。此次二甲醚增值税税率下调，使二甲醚与液化气之间的价差进一步增大，从而有利于提升下游的购买热情。我国的能源结构现状是“富煤、贫油、少气”，因此以煤制二甲醚发展替代能源优势明显。根据行业专家的测算，以目前的煤炭成本，制作二甲醚系列产品具有极大的成本优势，因而二甲醚将作为一种
3、新能源逐渐走向前台。综上，基于我国石油资源短缺、煤炭资源丰富以及人们环保意识逐渐增强，本设计为一个联合化工总厂设计一个生产燃料二甲醚分厂。本设计利用了目前最有工业应用前景的合成气一步法合成二甲醚，原料由位于无锡市的联合化工总厂供应。本设计的生产规模定位在年产10万吨，主要是为了从该规模的生产中合成气一步法制备二甲醚的优势，并从中探索出合成气一步法大规模工业化的技术。目录目录11 总论51.1项目建设的依据51.2项目建设范围51.3主要设计原则52 项目可行性论证82.1建设意义82.2 市场预测92.3原料路线152.4建设规模172.5产品方案183 建厂条件和厂址方案203.1地理位置2
4、03.2自然条件203.3经济发展水平203.4厂址优势分析214 厂区和车间布置224.1设计依据224.2设计范围224.3厂区总平面布置224.4精馏车间布置255 经济性分析305.1 投资估算305.2 融资方案315.3 财务评价325.4 经济报表375.5社会效益分析476 工艺路线486.1工艺流程486.2工艺路线论证496.3工艺创新和产业创新537 工艺中主要设备物料衡算和能量衡算547.1物料流程框图547.2反应器物料及能量衡算547.3气液分离器物料及能量衡算557.4闪蒸塔物料及能量衡算577.5第一吸收塔物料及能量衡算587.6第二吸收塔物料及能量衡算597.
5、7初馏塔物料及能量衡算617.8精制塔物料及能量衡算627.9系统夹点分析及换热网络综合648 设备选型668.1 储罐668.2泵678.3压缩机688.4换热器688.5塔设备698.6反应器699 设备设计709.1精馏过程工艺设计（精制塔）709.2换热器设计说明809.3其他设备的设计8610 土建工程10610.1土建设计的原则10610.2执行的标准、规范和规程10610.3土建设计的要求10711 消防10811.1消防给水10811.2消防排水10812 环境保护10912.1环境现状10912.2 设计采用的环境保护标准10912.3主要污染源和主要污染物11013 劳动卫
6、生安全11114 节能和合理利用能源11214.1概述11214.2 工艺装置节能方案研究11215 电气11315.1设计遵循的规程规范11315.2设计原则11315.3电气设备的选型11315.4防雷、防静电113参考文献1141 总论1.1项目建设的依据1) 2008三井化学杯大学生化工设计竞赛指导书；2) 联合总厂相关设计基础数据；3) HGT 20688-2000 化工工厂初步设计文件内容深度规定；4) 国家相关政策、技术及市场相关资料。1.2项目建设范围根据2008三井化学杯大学生化工设计邀请赛指导书的要求，本项目的设计内容为：项目可行性分析、工艺流程设计、设备的选型、车间设备的
7、布局、总厂的平面布局，经济性分析与评价。1.3主要设计原则设计总原则：遵循国家基本建设方针、政策，在设计中坚持技术先进、经济、安全、美观、适用，缩短建设工期、保证工程质量、降低工程造价、提高投资效益。本设计结合具体的条件和特点，按照以下原则进行设计：1) 总平面布置总平面布置应尽量保证安全生产，工作，尽量减少占地面积。根据无锡市当地地形风向状况，将厂区按南北划分，生活办公区尽量安置在厂区的南侧，生产区和生活办公区有一定的间隔，主要分布在厂区的北侧，生产区的东侧有1200平方米的空地，用于今后的扩建。总图布置要合理利用空地及现有的辅助设施，特别注意厂区车间之间的协调。厂区内排水系统和消防系统完善
8、。2) 设计规模年产二甲醚10万吨，副产二氧化碳7万吨。3) 工作制度年工作8000h，四班三运转。4) 厂址江苏省无锡市，联合化工总厂的东南侧。5) 二甲醚工艺采用合成气一步法制二甲醚工艺。6) 给排水供排水管线由母厂安排，和母厂统一安置。7) 供电及通讯厂内变压器容量按10万吨/年规模考虑，厂外线路负荷按20万吨/年规模容量预留。8) 控制采用DCS控制系统作为生产主要监控手段。9) 产品储存二甲醚产品可存储7天，二氧化碳产品可存储7天。10) 行政、辅助设施新建办公楼、食堂等辅助设施。11) 环保循环利用甲醇水作为吸收剂，多余甲醇水进行后续的加工，实现零排放。除少量固体催化剂外，无其它工
9、业废物的排放。1.4项目建设的概况本项目为新建生产能力为10万吨/年的燃料二甲醚厂，运用合成气一步法工艺实现二甲醚的合成。原料合成气由联合总厂通过管道运输直接供给。本项目以生产燃料二甲醚为主要产品，副产品为二氧化碳。本项目建于江苏省无锡市，占地面积总为17000平方米，其中厂区面积为5000平方米，绿化带面积为1800平方米。本项目建设投资15085万元，其中固定资产费用13147万元，其他资产费用（无形资产投资）300万元，基本预备费1578万元。二甲醚工段控制采用DCS控制系统作为主要监控手段。厂内生产、生活用水由总厂水源站提供，本工厂负责厂内供水管网设计。生活污水经化粪池、食堂污水经隔油
10、池后排入厂区排水管网，统一收集在污水集水池内，由总厂所属污水处理厂汽车定期拉运集中处理。新建产品储罐两个，原料临时储罐一个，精馏塔两个，吸收塔两个。采用固定床和浆态床联合的反应器。厂内设分析化验室及日常维修装备。本厂劳动定员为96人，设计建设工期12个月。本厂余热基本可满足工艺换热需求的热量，不需外加热公用工程，剩余热值较低的可用于生活供暖。本项目实施后，所生产的二甲醚完全符合燃料级二甲醚的质量标准，且生产成本低，市场竞争力强，有较可观的经济效益。本厂建成后，环境保护完全达到国家和地方环保标准。2 项目可行性论证2.1建设意义 二甲醚(Dimethyl Ether，缩写为DME)是一种用途广泛
11、的化工产品，目前主要用于气雾制品喷射剂、氟利昂替代制冷剂、溶剂等，高纯度的二甲醚可用作麻醉剂；另外二甲醚也可用于许多精细化学品的合成。二甲醚含氢量高，且易液化，易贮存、燃烧效率高、污染低，可替代煤气、液化石油气（简称LPG）作民用燃料。同时，二甲醚具有较高的十六烷值，可直接用作汽车燃料替代柴油。二甲醚作为清洁燃料方面的发展前景潜力巨大，已经得到了国内外的广泛关注。我国是一个石油产品的消费大国，但同时又是一个石油资源较贫乏的国家，随着国民经济发展和人民生活水平的不断提高，石油产品需求正以两位数的速度增长，同时我国石油消费和石油进口维持相当高的增长速度，2002年石油产品的进口量已达7000万吨以
12、上，预计2010年将达到总需求量的4050%。这使我国的石油供应、消费、进口及国家能源战略安全形势非常严峻，成为西方国家关注的焦点之一。石油是保障国家经济命脉和政治安全的重要战略物资，在国际政治、经济乃至军事舞台上常常扮演重要角色。1999年我国原油净进口量占世界原油贸易总量的0.14%，2000年净进口份额提高到3.36%。2000年我国从中东进口的石油占进口总量的43.49%，预计2010年我国石油进口量将可能高达消费总量的40%，全年进口石油1.5亿吨。对石油资源的争夺是美、日中东战略的核心。“9.11”事件和美国对伊拉克战争从根本上改变了该地区的地缘政治结构，近来中东地区的发展局势，使
13、我国石油供应的战略安全受到重大威胁。国际政治形势的不稳定性，要求我国必须尽快采取保障能源供应安全的措施，尽可能对可能产生的能源危机有相应的战略应对措施，以保障能源供应的战略安全，推动经济快速发展。我国国民经济和社会发展第十个五年计划纲要把抓紧解决好石油等战略资源列为重要指导方针之一，并明确把开发石油替代产品、维护国家能源安全作为能源战略的重要内容。然而，我国的石油资源比较贫乏，石油资源比较贫乏，人均石油资源量只有世界人均水平的五分之一。到2000年底，我国累计探明的石油地质储量200多亿吨，剩余可采储量为33亿吨，仅占世界的2.3%。资源品位不高、开采难度较大、生产成本增加，致使我国近几年石油
14、年产量一直徘徊在1.6亿吨左右，如果没有重大发现，产量大幅度增加的可能性不大。预计2015年，我国石油需求量为3.6亿吨，缺口达1.9亿吨，自给率只有50%左右。如此大规模的石油缺口，增加了我国对国外资源的依赖程度，世界石油市场稍有“风吹草动”，出现暂时和局部的供应短缺以及油价的异常波动，都将对我国石油供给和国民经济的持续发展产生重大影响和严重地冲击，将直接威胁到我国的经济安全乃至政治安全和社会稳定。石油安全问题已成为我国不可回避的现实问题。为了实现国家能源供应多样化，除大力开拓国内外石油的多渠道供应以外,利用我国丰富的煤炭资源,采用洁净煤技术生产油品和石油替代产品是我国能源政策的重要组成部分
15、，也是保证我国能源的重要措施。与石油相比，我国更拥有丰富的煤炭资源，我国是世界最大的煤炭生产国和消费国。到1999年底，我国累计探明的煤贮量超过10000亿吨，煤贮量占已探明的各种能源(煤炭、石油、天然气及水电)总储量的90%。然而我国每年有80%的煤炭用于直接燃烧，资源平均利用率还不足30%,这不仅严重地浪费了有限的煤炭资源，而且也使环境受到严重的污染。二甲醚是一种可以替代燃油的化学品，发展以煤为原料的燃料二甲醚产业，对于缓解我国石油供需矛盾具有重要意义，符合国家产业政策。用合成气一步法合成甲醚是未来生产二甲醚的主导方法。本项目旨在建设一个工业示范工厂，从中探索和研究合成气一步法制二甲醚的关
16、键技术，为将来大规模一步法生产二甲醚提供可靠的经验和技术。用合成气一步法合成甲醚是未来生产二甲醚的主导方法。本项目旨在建设一个工业示范工厂，从中探索和研究合成气一步法制二甲醚的关键技术，为将来大规模一步法生产二甲醚提供可靠的经验和技术。2.2 市场预测2.2.1二甲醚及副产品二甲醚，又称甲醚(Methyl Ether)、氧二甲，沸点为-24，凝固点为-140。常温常压下是一种无色的可燃气体，具有轻微的醚香味；具有惰性，在空气中十分稳定，不易自动氧化，无腐蚀性，毒性很弱；具有优良的混溶性，易溶于汽油、四氧化碳、丙酮、氯苯和乙酸甲酯等多种有机溶剂，加入少量助剂(如酒精)后就可与水以任意比例互溶。二
17、甲醚目前主要用于气雾制品喷射剂、替代氟利昂作制冷剂、溶剂等，高纯度的二甲醚可用作麻醉剂；另外也可用于许多精细化学品的合成，如硫酸二甲酯、烷基卤化物、N，N二甲基苯胺、乙酸甲酯、醋酐、碳酸二甲酯、二甲基硫醚、乙二醇二甲醚系列醚化物等。二甲醚含氢量高，且易液化，易贮存、燃烧效率高、污染低，可替代煤气、LPG作民用燃料。同时，二甲醚具有较高的十六烷值，可直接用作汽车燃料替代柴油。1) 作为精细化工产品二甲醚是一种附加值很高的精细化工产品，它在医药、染料、农药等工业中有许多独特的用途。它可用于甲基烷基化剂，也可作溶剂、浸出剂、冷冻剂及喷雾剂等。二甲醚合成的甲醛可聚合成高浓度聚甲醛；与发烟硫酸或三氧化硫
18、气相反应生成硫酸二甲酯；与苯胺蒸汽反应生成高纯度NN二甲基苯胺；羧基化制得醋酸甲酯，同系化生成醋酸乙酯，可制醋酐或醋酸乙烯的母体；亚乙基二甲酯脱水可制得乙烯。二甲醚目前最大的市场是用于气溶胶产品。由于二甲醚是一种优良的气溶胶喷雾剂载体，在制造杀虫剂、化妆品、日用化学品等方面被广泛采用。二甲醚的冷凝蒸发性能接近氟利昂，但它又不会破坏臭氧层，是一种用来替代氟利昂作制冷剂的优良环保产品。2) 替代液化石油气二甲醚的物理性质与液化石油气相似，可替代液化石油气作为民用燃料。其特点一是可燃性好，二甲醚本身就是含氧燃料添加剂，其燃烧充分、完全，无碳析出，几乎无残留物。废气无毒，符合卫生标准；二是液化压力低，
19、常温下二甲醚蒸汽压力约为0.5MPa，低于液化气和天然气，在室温下就可压缩成液体，可用液化气储罐灌装，能确保运输安全，同时因其常温下为气体，不需预热，随用随开，快捷方便；三是无毒性，二甲醚对人体呼吸道、皮肤有轻微刺激作用，但对人体无毒性反应；四是安全可以控制，其爆炸下限比液化气高1.3倍 ，爆炸隐患大大缩小；五是燃烧值高，为31.59MJ/kg。3) 替代柴油发动机燃料柴油发动机的主要问题是尾气氮氧化物与黑烟的排放，会形成酸雨，并破坏臭氧层。由于二甲醚良好的燃烧性和高辛烷值，可作为理想的柴油发动机洁净燃料，可直接压燃，并实现低NOx排放，实现无烟、无硫燃烧。下表为柴油和二甲醚的化学物理性质比较
20、。 表2.1 柴油和二甲醚的化学和物理性质物性 DME柴油分子式CH3OCH3CXHY分子量46190220沸点/-24.9180220液态密度/g.cm30.6680.84化学计量空气与燃料比值/kg.kg-1 914.6辛烷值55604055气化潜热/kJ.kg-1460（-20）270低热值/MJ.kg-128.4342.5着火点/235250液体粘度/Pa.s0.154.45.4含碳量/%52.286含氢值/%1314含氧值/%34.80在20下的气体压力/Pa5100000此外，二甲醚还可用作燃料电池、火力发电厂等的燃料。二氧化碳作为本项目的主要副产品，具有多种用途。如可用于制冷、保
21、鲜、消防、气肥、焊接保护气等领域。作为一种制冷剂，主要利用固体二氧化碳在直接升华过程中，吸取被冷却物质的热量，达到制冷效果。由于二氧化碳具有低导电率，无毒，不污染，不助燃等特性，可用于消防，灭火。如用于电气设备，精密仪器，贵重生产设备，图书档案的初期火灾以及一些不可用水扑救物质的初期火灾。二氧化碳还可用作开采原油的驱油剂。本项目中副产品二氧化碳的浓度为99%，杂质主要是二甲醚。因此，本设计将二氧化碳定位在作为焊接保护气。无锡是一个工业化发达的地区，对焊接保护气的需求量比较大，二氧化碳的销路稳定。二氧化碳用于焊接保护气具有以下特点：（1）二氧化碳价格低廉，焊接成本约相当于埋弧焊和手弧焊的40%左
22、右；（2）生产效率高，二氧化碳电弧焊热量集中，电弧穿透能力强，熔深大，减少焊接层数；（3）采用细焊丝焊接时，可以解决手弧焊和气焊难以解决的薄板烧穿问题；（4）抗锈能力强，焊缝含氧量低，抗裂性能好；（5）可以进行全位量焊接。它不仅可以焊接低碳钢，而且可以焊接低碳合金钢，低合金高强度钢，在某些情况下可以焊接耐热钢及不锈钢。2.2.2二甲醚国内外市场现状与预测1) 二甲醚国外市场现状与预测目前世界上二甲醚的生产厂地主要集中在美、德、荷兰和日本等国，2002年世界（不包括中国，下同）总生产能力为20.8万吨/年，产量为15万吨，开工率为72%。国外二甲醚的主要生产厂家有美国Dopnt公司、荷兰AKZO
23、公司、德国DEA公司和United Rhine Lignite Fuel公司等，其中德国DEA公司的生产能力最大，生产能力为6.5万吨年。表2.2 世界二甲醚的生产厂家序号厂家名称生产能力（万吨年）1Dopnt (美国)3.02DEA （德国）6.53United Rhine Lignite Fuel (德国)3.04AKZO （荷兰）3.05Sumitomo (日本)1.06DEA（澳大利亚）1.07Mitsui toatsu (日本)0.58Kang Sheng (日本)1.89NKK （日本）1.0合 计20.8由于二甲醚的市场需求潜力十分巨大，在世界范围内，二甲醚的建设已经成为热点，一
24、些大型二甲醚装置已在筹建之中。二甲醚开发公司（由道达尔菲纳埃尔夫公司和日本8家公司组成的财团）计划建设生产能力为2500吨/天的商业化二甲醚装置。日本东洋工程公司完成了在中东建设单系列250万吨/年二甲醚装置的可行性验证。BP公司、印度天然气管理局、印度石油公司将投资6亿美元建设180万吨/年商业化二甲醚生产厂，用以替代石脑油、柴油和LPG。日本财团(三菱瓦斯化学公司、日挥公司、三菱重工公司和伊藤忠商事)组成的合资公司将在澳大利亚建设140-240万吨/年的大规模二甲醚装置，已于2006年投产。目前二甲醚的主要消费领域是作溶剂和气雾剂的推动剂，其它方面的消费不多。2002年全世界二甲醚的消费量
25、为15万吨/年，预计到2010年二甲醚在这方面的需求量为25万吨/年左右。二甲醚是一种性能优良、安全清洁的化工产品，发展前景光明。尤为重要的是，其作为一种新型、清洁的民用和车用燃料，被作为柴油或LPGCNG优秀的替代品的市场需求增长将会是非常惊人的。2000年全世界有400万辆LPG汽车、400万辆乙醇汽车、100万辆CNG汽车，还有部分甲醇汽车。以美国为例，2000年美国使用替代燃料的汽车为42万辆，2005年美国使用代用燃料（LPG和CNG）的汽车将达到110万辆，2010年为330万辆，2015年达到550万辆。目前美国替代燃料的消费量折合为当量汽油约为100万吨，约占当年全部燃料消费量
26、的0.2%。如果美国代用燃料的比例提高到5%，其需求量将达到2500万吨，可见代用燃料的市场前景是相当可观的。亚洲地区是世界上柴油消费增长最快的地区，据国外研究机构预测，二甲醚作为替代燃料，2010年亚洲地区的年需求量达4500万吨。可见，由于二甲醚作为现行燃料的主要替代品，具有不可估量的市场前景。2) 二甲醚国内市场现状与预测近年来，我国二甲醚的生产发展迅速，目前共有十几家生产企业，2002年总生产能力为3.18万吨/年，产量约为2万吨左右，开工率较低，约为63%。近年来国内二甲醚厂的建设已经形成热潮，山东、山西、内蒙古、宁夏、新疆、黑龙江、陕西、甘肃、安徽等省区先后有数十家企业拟通过合资合
27、作等方式引进技术建设大型二甲醚生产装置。目前，国内二甲醚的主要用途是作为气溶胶、气雾剂和喷雾涂料的推动剂，每年消耗二甲醚1.8万吨。由于我国气雾剂行业的发展较快，预计到2010年需二甲醚约4万吨左右。另外我国二甲醚用于合成硫酸二甲酯等多种化工产品的消费量约为1.1万吨。在作为民用燃料方面，二甲醚的性质与液化气相近，易贮存、易压缩，在国内可替代天然气、煤气、LPG作民用燃料。2002年我国LPG的表观消费量为1620万吨，同时我国自1990年开始大量进口LPG，2002年LPG进口量为626万吨。如果二甲醚的价格合适，假设用二甲醚替代进口的LPG，以目前的进口量计算，需要燃料级二甲醚约1000万
28、吨。随着人民生活水平的不断提高，对民用燃料的需求量将会有较大的增长，特别是对天然气、二甲醚、LPG等清洁能源的需求一定会有很大的增长。表2.3 我国二甲醚的生产厂家及生产能力序号厂家名称生产能力（吨年）1江苏吴县合成化工厂20002广东中山凯达精细化工有限公司50003成都华阳威远天然气化工厂20004上海石油化工研究院8005江苏昆山10006陕西新型燃料燃具公司50007安徽省蒙城县化肥厂25008浙江诸暨新亚化工公司10009广东江门氮肥厂250010浙江义乌光阳化工实业有限公司250011上海申威气雾公司100012山东久泰化工科技股份有限公司500013湖北田力实业股份有限公司150
29、0合计31800在作为车用燃料方面，由于二甲醚具有优良的燃料性能，方便、清洁、十六烷值高、动力性能好、污染少、稍加压即为液体易贮存，作为车用柴油的替代燃料，有液化汽、天然气、甲醇、乙醇等不可比拟的综合优势。2002年我国柴油的消费量为7662万吨，柴油消费的增长很快，2005年消费量将达到8290万吨左右，预计2010年将达约10100万吨。二甲醚作为良好的柴油替代燃料，按其对柴油的替代率为5%计算，2010年二甲醚需674万吨左右。综上所述，预计2010年我国二甲醚作为气雾剂和化工等方面的需求量将达到10万吨。二甲醚作为代用燃料方面的消费主要取决于二甲醚的供应，如果二甲醚的价格降到能与柴油或
30、LPG相竞争的水平，相信二甲醚作为燃料的消费增长速度会很快，市场规模也是相当惊人的。2.2.3二甲醚价格分析根据中银国际研究预测中心调查显示，近期内二甲醚的价格走势如下图所示：图2.1 国内二甲醚价格走势（07年7月08年1月）由上图可见，而从07年8月开始，二甲醚价格普遍开始上涨，约在5300元/吨。近几个月来，二甲醚价格走势较为稳定，市场前景较好。2.2.4本项目市场定位二甲醚作为初级化工原料及化工中间体，虽然利润高，经济效益好，但受市场需求的制约，目前还不可能成为二甲醚的大市场。随着我国经济的发展，石油消耗不断增加，柴油需求量也有较快的增长。而我国又是一个石油贮量相对贫乏，煤炭资源十分丰
31、富的国家，煤炭的开采年限比石油长得多，利用好丰富的煤炭资源，将其转化为洁净燃料，以替代石油产品，是本项目主要的市场定位。因此，本项目除了在化工原料市场加大下游产品的开发力度外，二甲醚的销售市场应主要立足于燃料市场，这是一个广阔而巨大的潜在市场。2.3原料路线 2.3.1原料选择二甲醚最早是由高压甲醇生产中的副产品精馏后制得。随着低压合成甲醇技术的广泛应用，副反应大大减少，二甲醚工业生产技术很快发展到由甲醇脱水和合成气直接合成两种工艺。甲醇脱水法包括液相甲醇法和气相甲醇法。甲醇经浓硫酸脱水的液相法存在着设备腐蚀和环境污染等问题，已逐渐被淘汰。目前甲醇气相脱水法仍是二甲醚生产的主要方法，但因其生产
32、成本较高而制约了其应用的拓展。2008年7月1日，国家财政部、税务总局发出通知，将二甲醚增值税由17%下调到13%。与此同时，二步法合成二甲醚所需的原料甲醇的价格也因资源量增加、下游需求不振而大幅度下跌，然而面对如此好的发展形势，由气相二步法合成二甲醚企业的负责人却愁容满面。事实上现在国内由二步法合成二甲醚的厂家经济效益不容乐观，以目前外购甲醇到厂价3400多元/吨计算，二甲醚的原料成本已超过5000元/吨，算上电价等加工费用，综合成本达5200元/吨，与出厂价持平，厂家根本无利可图。事实上，截至2007年底，国内90%以上外购甲醇的二甲醚企业已经亏损。于此相应的是合成气一步法制二甲醚，合成气
33、一步法因其转化率高、易于大工业化生产、投资少、建设周期短、能耗低、成本低（成本吨价二甲醚在2000元以下），因而适宜推广应用。近年来关于一步法合成二甲醚技术的进展很快，各公司普遍认为建设大型二甲醚装置在技术上己经成熟。从发展趋势上看，二甲醚装置规模向大型化方向发展，将从目前的万吨级升级到十万吨级，再升级到百万吨级；生产技术向一步法发展,但是国内由合成气一步法合成二甲醚的生产厂家屈指可数，而且都处于中试阶段，规模较大的更加少之又少。因此建立一个中等规模工业示范性一步法合成二甲醚厂已是刻不容缓。本项目旨在建设一个工业示范工厂，从中探索出合成气一步法制二甲醚的关键技术，为将来大规模生产二甲醚提供可靠
34、的经验和技术。因此本厂的建立对未来我国能源发展体系有着任重道远的意义。2.3.2原料来源一步法制备二甲醚的原料是合成气。为了使催化剂在最佳状态下工作，合成气中H2/CO2=13。本项目的合成气由母厂提供，合成气的净化和配比由母厂负责。合成气的价格为0.8元每立方米。2.3.3原料的供应现状合成气主要由煤和天然气转化而来。据有关专家推测，我国的能源现状是“富煤、贫油、少气”。本项目选择由煤制合成气，合成气的来源比较稳定，价格波动幅度比较小。原料性质及杂质要求：自母厂输送来的合成气中H2/CO=2，其中,杂质包括：CO2含量：10-20ppm；S含量：小于等于0.1ppm。本设计采用的合成气为大连
35、化物所提供的Cu-Zn-Al（O）-HZSM-5金属沸石双功能催化剂，能使催化剂中毒的物质有硫化物、氯及氯化物、羰基金属化合物、微量氨、油污等。本厂的合成气由上游工段的净化后，合成气符合催化剂的要求，且能使催化剂工作在最佳状态。2.3.4辅助材料（1）催化剂本工艺的催化剂采用大连化学物理研究所提供的Cu-Zn-Al（O）-HZSM-5金属沸石双功能催化剂。其中，金属氧化物价格低廉，来源广泛，可长期稳定使用。Cu-Zn-Al（O）-HZSM-5复合型催化剂为一种新型金属沸石分子筛催化剂，具有良好的催化效果。（2）工艺软水本设计中第二个吸收塔采用软水作为吸收剂。软水的使用量很少，可由外界直接购入。
36、（3） 惰性溶剂 本设计中的第一段反应器采用浆态床反应器，内充的惰性溶剂为石蜡，一年更换三次。储存于阴凉、通风的库房，远离火种并应与氧化剂分开存放，切忌混储。应配备相应品种和数量的消防器材。储区应备有合适的材料收容泄漏物。使用时要低于其沸点温度，远离火源。2.4建设规模 根据二甲醚市场分析与预测，二甲醚作为石油产品的替代燃料，有着液化气、天然气、甲醇、乙醇等不可比拟的综合优势，其市场消费量主要取决于二甲醚的供应量和价格，预计在今后相当长的时期内，二甲醚作为燃料的消费增长速度会很快，市场也会相当大。针对目前二甲醚等煤制油项目的建设热潮，2006年7月7日，国家发改委发布了关于加强煤化工项目建设管
37、理，促进产业健康发展的通知，指出煤制油尚处在工业化试验和示范阶段，并存在技术和工程放大风险，针对二甲醚项目，一般不应批准年产规模100万吨以下的二甲醚项目，为二甲醚规模设立了门槛。但是，目前国内已建成运行的、实现工业化的二甲醚装置最大规模，国内技术气相法1万吨/年、液相法10万吨/年，国外引进技术气相法最大规模是10万吨/年。目前国内技术的设计装置规模，气相法最大20万吨，而且还没经过工业化生产的检验，再大的装置还须经过一个工业化生产过程。因此，要达到发改委100万吨级规模的要求，技术成熟还需要一个过程，二甲醚的大规模工业化任重而道远。因此本项目生产规模定位在年产10万吨，旨在建立一个一步法合
38、成二甲醚的工业示范单位，从中探索出一步法合成二甲醚的关键技术，为将来扩大规模生产提供可靠的经验和技术。2.5产品方案2.5.1产品结构本项目产品方案的主要产品为燃料级二甲醚，副产品为二氧化碳，具体的产品结构和产量见下表：表2.4 产品结构和产量表序号产品单位产量备注1燃料级二甲醚万t/a12662二氧化碳万t/a735副产品2.5.2产品质量标准1.二甲醚1) 环保产品二甲醚二甲醚(气雾级)在气雾剂工业中的应用正以其良好的性能及相对较好的安全性能逐步替代压缩气体、氟里昂及丙丁烷气，而成为第四代抛射剂(推进剂)的主体。二甲醚又称甲醚，分子式CH3OCH3，分子量46.07，自燃温度350度，爆炸
39、界限3.418%(在空气中)沸点-24.9C，气态密度(空气=1)1.64,气化量1:324(液态的324倍)。二甲醚液态密度、蒸汽压及产品质量标准见下表：表2.5 液态密度温度/102030405060密度/(Kg/L)0.6770.66160.64560.62870.61080.5918表2.6 蒸气压温度/01020304050压力/MPa0.2670.3740.5110.6840.8961.153表2.7产品质量指标名 称二 甲 醚甲 醇水 份气 味含 量 (%)99.050.0010.005无异味2) 燃料二甲醚标准目前国内还没有制定燃料二甲醚的产品标准，四川已有地方标准，要求二甲醚
40、含量大于92%，本项目燃料标准按二甲醚含量大于99%设计。3 建厂条件和厂址方案3.1地理位置无锡市位于江苏省东南部，长江三角洲江湖间走廊部分，北纬317至322东经11933至12038。东邻苏州，距上海128公里；南濒太湖，与浙江省交界；西接常州，去南京183公里；北临长江，与泰州市所辖的靖江市隔江相望。无锡市为江苏省省辖市，全市总面积为4787.61平方公里(市区1659平方公里，其中建成区面积188.14平方公里)，其中山区和丘陵面积为782平方公里，占总面积的16.8%，水面面积为1502平方公里，占总面积的31.4%。2006年耕地面积为2180535亩。3.2自然条件1) 地形地
41、貌本厂建于无锡市内工业园区，在工业园区范围内地势较为平坦，高差较小。2) 气象条件无锡市属北亚热带湿润区，受季风环流影响，形成的气候特点是：四季分明，气候温和，雨水充沛，日照充足，无霜期长。气温，1月平均气温在2.8左右；7月平均气温在29左右。3) 交通运输无锡是重要的区域性交通枢纽。公路运输有沪宁高速公路，东南可至上海杭州等地，北至镇江，南京等地。环太湖高速和锡宜高速可通至宜兴等太湖以西等地。铁路运输有沪宁铁路贯穿无锡。水路运输有京杭运河贯穿南北，北临长江，与天然良港张家港为临。4) 水源太湖为江南水网中心，面积2338.1平方公里，总蓄水量为44.28亿立方米，年平均吞吐量约52亿立方米
42、。因此，无锡地表水较丰富，外来水源补给充足。5) 厂址周围环境无锡是北有南京，东有上海，南有杭州，这三大城市都是人口密集的大城市，且经济发展水平相高，民用燃料和汽车燃料使用二甲醚的量相当大。3.3经济发展水平无锡被有关权威部门评定为“中国十大最具活力城市”、“中国最佳商业城市”、“中国十大旅游城市”之一。无锡的发展，得到了世界的认同。已有美国通用电气、德国西门子、法国标致、英国阿斯利康、日本索尼等71家著名企业在无锡投资了133个项目，并获得了丰厚的回报。民营经济迅猛发展，到2006年6月底，民营经济完成投入首次超过全社会投资的一半，在经济总量中的比重超过一半。3.4厂址优势分析物流安全是制约
43、二甲醚产业发展的关键因素。在现有的几种运输方式中，按成本高低排序依次为公路运输、铁路运输、水路运输和管道输送。但由于目前全国尚未建成一条醇醚输送管道，醇醚产品不可能通过最廉价的管道实现运输。按照铁路部门的规定，二甲醚尚不能通过铁路装罐运输。至于水路运输，由于目前建成、在建和规划中的大型醇醚项目80%以上聚集于煤炭资源丰富却远离水运便利的北方地区。因此，绝大多数醇醚企业根本享受不到水运的便利。这就决定了当前乃至今后很长一个时期，二甲醚企业不得不通过成本最高的公路物流完成产品的运输与销售。成本高还在其次，公路运输安全隐患多、易发生事故这一先天不足更为致命。到2010年，上千万吨的二甲醚要通过运输效
44、率最低的公路运输，相当于每天有数以万计的“流动炸弹”在公路上奔跑，无论公共安全压力还是企业的运输压力都可想而知。二甲醚常温下是气态产品，不易运输，运输时必须用带压力容器的罐车，如LPG一样。一辆55吨的石油液化气槽车70万元，一辆铁路槽车也要50万吨。煤价100元/吨左右，二甲醚成本约2000元/吨左右。若运至未来二甲醚最大的销售市场华东地区和华南地区，运距达2000千米，按目前汽车槽车一般价格1.2元/吨千米计算，成本也达到了4400元/吨。若运距超过2000千米，则不及在当地建小规模装置合算。因此，综合考虑市场半径、物流建设和原料，本项目厂址选在江苏省无锡市。4 厂区和车间布置4.1设计依
45、据化工建设项目施工组织设计标准HG 20235化工建设项目环境保护设计规定HGJ 6-86化工工厂初步设计文件内容深度规定HG/T 20688-2000建筑设计防火规范GB50187-934.2设计范围厂区总平面布置，精馏车间布置。4.3厂区总平面布置图4.2厂区布置图厂区方向主要为东南风，总厂区按南北分区，南侧为生活工作区，北侧为生产区，总厂区呈长方形，长度为185米，宽度为90米，总占地面积约为17000平方米，其中厂区利用面积为5000平方米，绿化带面积为1800平方米。4.3.1厂门布置本厂位于母厂的东南侧，开西2号门与母厂相通。本工程西南侧有高速公路，开西1号门与高速公路相通，可运送
46、产品二甲醚和副产品二氧化碳。厂区南侧开设南门，主要用于人流通行。厂区东侧开设东门，作为人流和物流通往厂区东部的通道。4.3.2道路布局生活工作区人流主道路宽为12米，辅助道路宽为4米；生产区物流主道路宽为12米，辅助道路宽为6米。4.3.3厂区设施布局1) 生活工作区以下为生活工作区的平面布置图：图4.3 生活工作区布置图a) 行政大楼行政大楼位于南门进口左侧，占地面积为756平方米，共四层，内设办公室，会议室，接待室，卫生间等。b) 停车厂停车场位于南门进口右侧，占地面积为168平方米，共设置14个车位。c) 食堂食堂位于停车场北侧，占地面积为252平方米，共一层，一次可容纳约为51人就餐。d) 配电室配电室位于行政大楼北侧，西1号门进口右侧，占地面积为108平方米。e) 机修室机修室
